探秘芯片焊点强度：详解推拉力测试机的工作原理、关键参数与结果解读

在电子制造领域，表面贴装技术（SMT）已成为主流工艺。其中，芯片元件（如电阻、电容、电感）的焊接质量直接决定了印刷电路板组件（PCBA）的可靠性和使用寿命。一个脆弱的焊点就如同“阿喀琉斯之踵”，可能在运输震动、日常使用或极端环境中发生断裂，导致整个产品失效。

因此，如何科学、准确地评估焊点机械强度，是确保电子产品质量的关键环节。本文科准测控小编将深入探讨芯片元件焊点强度的测试标准、原理、方法及应用，并介绍如何利用专业设备进行有效验证，为工艺改进和品质控制提供坚实的数据支撑。

一、测试原理

焊点强度测试，通常采用剪切测试（Shear Test） 的原理。其核心方法是使用一个精密的测力装置，将一个平整的推刀（Test Tool）以恒定的速度对准芯片元件的侧面（即垂直于元件端电极的方向）施加推力。推力持续增加，直至焊点发生断裂或脱落。测试设备实时记录整个过程中力值的变化，其峰值（最大值）即为该焊点的剪切强度。

通过分析力值曲线和失效后的焊点形态，工程师不仅可以获得强度的量化数据，更能深入理解焊点的失效机理。

二、测试相关标准

焊点强度测试并非随意进行，必须遵循国际公认的权威标准，以确保测试结果的一致性和可比性。最核心的标准包括：

IPC-J-STD-001 《焊接的电气和电子组件要求》：此标准规定了焊接组装的材料、方法和检验要求，是焊接工艺的权威指南。

IPC-A-610 《电子组件的可接受性》：这是电子组装行业的“视觉圣经”，它详细定义了包括焊点强度在内的各类工艺的可接受条件。

注：这些标准明确规定了不同尺寸和类型的元件所需达到的最低剪切强度要求。

例如，对于常见的1608（0603公制）封装 chip 元件，其典型的最小剪切强度要求为不低于5.0牛顿（N）。更大或更小的元件则有相应不同的力值要求。

三、检测设备

1、Alpha W260推拉力测试机

Alpha W260推拉力测试机是专为微电子封装可靠性测试设计的高精度设备，特别适合PCBA电路板SMD及DIP电子元器件焊接强度测试需求：

1、设备特点

高精度：全量程采用自主研发的高精度数据采集系统，确保测试数据的准确性。

功能性：支持多种测试模式，如晶片推力测试、金球推力测试、金线拉力测试以及剪切力测试等。

操作便捷：配备专用软件，操作简单，支持多种数据输出格式，能够完美匹配工厂的SPC网络系统。

2、多功能测试能力

支持拉力/剪切/推力测试

模块化设计灵活配置

3、智能化操作

自动数据采集

SPC统计分析

一键报告生成

4、安全可靠设计

独立安全限位

自动模组识别

防误撞保护

5、夹具系统

多种规格的剪切工具（适用于不同尺寸焊球）

钩型拉力夹具

定制化夹具解决方案

四、测试流程

1、样品准备：选取待测的PCBA样板，确保其清洁、干燥。

2、设备校准：根据设备操作手册，对推拉力测试机进行力传感器和位移的归零校准。

3、安装与对位

选择与元件高度相匹配的推刀并安装牢固。

将PCBA样品固定在测试平台上。

在软件控制下，移动平台或推刀，通过显微镜或摄像头观察，使推刀边缘与元件侧面的中心高度对齐，并确保推刀与元件侧面平行，接触面约为元件高度的25%~50%。

参数设置：在软件中设置测试速度（如标准推荐的1.0~5.0 mm/min）、测试行程和极限力值等参数。

执行测试：启动测试程序，设备自动推进推刀，施加推力直至焊点失效，设备自动记录峰值力并停止。

5、数据记录与失效分析

记录峰值力值（单位：N或gf）。

取下样品，在显微镜下观察焊点失效模式（如焊料断裂、界面IMC层断裂、焊盘lift-off等），并拍照记录。

结果判定：将测试结果与IPC等标准规定的最小力值要求进行对比，判定该焊点是否合格。

五、应用场景

焊点强度测试贯穿于电子制造的全生命周期，其主要应用包括：

1、工艺验证（Process Validation）：用于验证新焊接工艺（如换用新型焊膏、优化回流焊温度曲线）、新材料（如新规格的PCB或元件）的可靠性与 robustness（稳健性）。

2、可靠性评估（Reliability Assessment）：作为产品可靠性测试（如振动测试、机械冲击测试、温度循环测试）的一部分，用于评估产品在恶劣环境下抗机械应力的能力。

3、失效分析（Failure Analysis）：当产品出现批量性焊接故障时，通过推力测试后的失效模式分析，可以精准定位问题根源（是锡膏问题、回流焊问题还是PCB设计问题），指导工艺改进。

以上就是小编介绍的有关于芯片元件焊点强度测试的相关内容了，希望可以给大家带来帮助。如果您还对推拉力测试机怎么使用视频和图解，使用步骤及注意事项、作业指导书，原理、怎么校准和使用方法视频，推拉力测试仪操作规范、使用方法和测试视频，焊接强度测试仪使用方法和键合拉力测试仪等问题感兴趣，欢迎关注我们，也可以给我们私信和留言。【科准测控】小编将持续为大家分享推拉力测试机在锂电池电阻、晶圆、硅晶片、IC半导体、BGA元件焊点、ALMP封装、微电子封装、LED封装、TO封装等领域应用中可能遇到的问题及解决方案。

审核编辑 黄宇